[發明專利]一種雙層吸液芯無開孔高效冷卻渦輪導葉裝置

在審

• 申請號: 201710688163.7
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107687350A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 劉紅;賈明;呂博文;閆燕安;蔡暢;張威龍;高久良
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F01D9/04
• 分類號: F01D9/04;F01D25/12
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 李曉亮,潘迅

1.一種雙層吸液芯無開孔高效冷卻渦輪導葉裝置，其特征在于，所述的雙層吸液芯無開孔高效冷卻渦輪導葉裝置包括渦輪導葉裝置和雙層吸液芯熱板；

所述的渦輪導葉裝置包括隔板外環(1)、渦輪葉片(2)、靜葉持環(3)、肋片(4)，其中，渦輪葉片(2)為蒸發段，靜葉持環(3)為冷凝段；所述的隔板外環(1)固定在渦輪葉片(2)的上表面；所述的肋片(4)為長方體凹槽結構；

所述的靜葉持環(3)為中空結構，靜葉持環(3)上表面開有開口，開口外緣與渦輪葉片(2)的下表面固定，靜葉持環(3)通過上表面開口與渦輪葉片(2)內部連通，用于通過蒸汽；靜葉持環(3)下表面等距設有多個長條狀開口，與肋片(4)連接，二者通過長條狀開口貫通，肋片(4)用于增大冷凝段與外界的換熱面積；靜葉持環(3)內部和肋片(4)內填充液態冷卻工質，用于提供冷卻液體，蒸汽在此冷凝為液體；

所述的渦輪葉片(2)包括熱障涂層(8)和金屬葉片壁(7)，金屬葉片壁(7)為中空結構，中空部分形成蒸汽通道(5)；熱障涂層(8)涂覆在金屬葉片壁(7)的外表面，防止金屬葉片壁(7)表面材料熔化；金屬葉片壁(7)為無開孔結構；

所述的雙層吸液芯位于渦輪葉片(2)內部，貼附在金屬葉片壁(7)的內表面，所述的雙層吸液芯(6)包括金屬氈(9)和金屬絲網(10)，金屬氈(9)貼附在金屬葉片壁(7)內表面，金屬絲網(10)貼附在金屬氈(9)上；所述的金屬氈(9)和金屬絲網(10)二者具有不同的纖維直徑和孔隙率，金屬氈(9)的纖維直徑為6～20μm，孔隙率為0.5～0.9；金屬絲網(10)的纖維直徑為6～20μm，孔隙率為0.3～0.7；

本發明的工作過程為：高溫燃氣與渦輪葉片(2)接觸，渦輪葉片(2)的溫度升高；渦輪葉片(2)內部的雙層吸液芯(6)通過毛細力，將靜葉持環(3)內的液態冷卻工質運輸到渦輪葉片(2)，雙層吸液芯(6)內液態冷卻工質吸收渦輪葉片(2)的熱量，吸熱汽化后的蒸汽直接進入蒸汽通道(5)中，液態冷卻工質蒸發后體積增加，蒸發段渦輪葉片(2)處的壓力升高，蒸汽通過蒸汽通道(5)流向相對壓力較低的冷凝段，由于蒸汽通道(5)與靜葉持環(3)連通，蒸汽在冷凝段液化，液化放出的熱量通過肋片(4)傳向外部，液化后的液體又被雙層吸液芯(6)通過毛細力吸到蒸發段，如此循環，對渦輪葉片(2)進行冷卻。

2.根據權利要求1所述的一種雙層吸液芯無開孔高效冷卻渦輪導葉裝置，其特征在于，所述的液態冷卻工質包括液態鈉、液態鋰、液態鉀。

3.根據權利要求1或2所述的一種雙層吸液芯無開孔高效冷卻渦輪導葉裝置，其特征在于，所述的隔板外環(1)、渦輪葉片(2)、靜葉持環(3)的材質為航空用鈦合金、鎳基高溫合金。

4.根據權利要求1或2所述的一種雙層吸液芯無開孔高效冷卻渦輪導葉裝置，其特征在于，所述的肋片(4)材質為鋁合金、不銹鋼。

5.根據權利要求3所述的一種雙層吸液芯無開孔高效冷卻渦輪導葉裝置，其特征在于，所述的肋片(4)材質為鋁合金、不銹鋼。

6.根據權利要求1或2或5所述的一種雙層吸液芯無開孔高效冷卻渦輪導葉裝置，其特征在于，所述的熱障涂層(8)材質為氧化鋯。

7.根據權利要求3所述的一種雙層吸液芯無開孔高效冷卻渦輪導葉裝置，其特征在于，所述的熱障涂層(8)材質為氧化鋯。

8.根據權利要求4所述的一種雙層吸液芯無開孔高效冷卻渦輪導葉裝置，其特征在于，所述的熱障涂層(8)材質為氧化鋯。